学习任务二 小锥度心轴的编程与模拟加工

建议学时

12学时

情景描述

牡丹江技师学院数控实习车间为了生产一批零件，需要额外加工一批工装，即小锥度心轴，数控车间主任将小锥度心轴的数控编程与模拟加工任务交给了学生。学生们通过这个任务需要学习微机室管理规定，认真分析零件图样（图2-0-1），制定相应加工方案，根据相应资料编写零件加工程序，并且通过模拟加工检验程序的可行性，制定最终加工方案。

工作流程

学习活动1 小锥度心轴的数控加工工艺处理与编程

学习活动2 小锥度心轴的数控模拟仿真加工

学习活动3 小锥度心轴的模拟检验

学习活动4 学习成果展示与总结评价

学习活动1 小锥度心轴的数控加工工艺处理与编程

学习目标

1．能应用三角函数相关知识计算小锥度心轴的锥度。

2．能够正确填写小锥度心轴的数控加工工艺卡。

3．能够绘制小锥度心轴的数控车削加工轨迹路线图。

4．能够独立完成小锥度心轴的数控加工程序编辑。

学习过程

一、零件图纸分析

1．结合零件图纸及任务领取明细情况，确定本次模拟加工的毛坯材质、尺寸，为达到工装要求需不需要进行热处理？对材料的硬度、耐磨度有无特殊要求？

2．分析零件图纸，确定各程序段尺寸要求，将零件图中各关键尺寸点标记出来，并用数字符号进行标记。

3．上网或查阅相关书籍，分析什么时候加工零件适合运用小锥度心轴？在运用小锥度心轴过程中需要注意哪些问题？

4．你认为本零件图纸的设计合理吗？如果不合理，将你认为合理的设计图纸绘制出来。

5．本零件图中出现了锥度标注符号，你知道的标注符号有哪些？将它们的含义写出来。

6．在小锥度心轴加丁过程中，你认为需要保证哪些精度要求？如果保证不了，会出现哪些后果？会对加工产生哪些影响？

二、数控加工刀具选择及数控加工工艺的制定

1．根据小锥度心轴零件图样，分析零件图纸（表2-1-1），从下列刀具中选择出适合小锥度心轴加工的数控刀具，并将所选刀具参数逐一说明。

2．根据所选刀具，说明粗、精加工过程中应该如何使用？在加工过程中，刀尖圆弧半径对加工有哪些影响？应该如何选择刀尖圆弧半径？

3．根据上述分析，完成小锥度心轴数控加工刀具表格（表2-1-2）的填写。

4．合理选择小锥度心轴的数控加工定位基准，根据图2-1-1，将零件的数控加工工艺路线绘制到表2-1-3中。

5．根据以上分析，完成小锥度心轴数控加工工序卡的填写。

三、小锥度心轴程序编制

1．选择编程原点。车削零件编程原点的 X 向零点，应选在零件的回转中心，Z向零点一般应选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。如图2-1-2所示，车削零件的编程原点选择右端中心处。

2．基点的含义：零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据，如图2-1-3所示，A、B、C、D、E都为基点。

3．节点。

（1）节点的含义：数控系统一般只能作直线插补和圆弧插补的切削运动。如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理。数学处理的方法是用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线的交点称为节点。如图2-1-4所示的曲线，用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E、F即为节点。

（2）节点的处理：在编程时，首先要计算出节点的坐标，节点的计算一般都比较复杂，靠手工计算已很难胜任，必须借助计算机辅助处理。求得各节点后，就可按相邻两节点间的直线来编写加工程序。

这种通过求得节点再编写程序的方法，使得节点数目决定了程序段的数目。如图2-1-4所示的曲线中有六个节点，即用五段直线逼近了曲线，因而就有五个直线插补程序段。节点数目越多，由直线逼近曲线产生的误差就越小，程序的长度则越长。可见，节点数目的多少，决定了加丁的精度和程序的长度。因此，正确确定节点数目是个关键问题。为提高编程效率，可应用CAD/CAM软件辅助编程来处理节点。

根据零件图纸分析，绘制出小锥度芯轴的编程坐标系原点和加工坐标系原点，然后利用手工计算或CAD绘图软件计算出零件图上各基点的坐标值。

（3）刀尖圆弧半径补偿概念：为了延长车刀使用寿命，选用刀具的刀尖不可能绝对尖锐，总有一个圆弧过渡刃，如图2-1-5所示。因此，刀具车削时，实际切削点是过渡刃圆弧与零件轮廓表面的切点。如图2-1-6所示，车外圆、端面时，刀具实际切削刃的轨迹与轮廓一致，并无误差产生。车削锥面时，零件轮廓为实线，实际车出形状为虚线，产生欠切误差。若零件精度要求不高或留有精加工余量，可忽略此误差；否则应考虑刀尖圆弧半径对零件形状的影响。一般数控系统中均具有刀具补偿功能，可对刀尖圆弧半径引起的误差进行补偿，称刀具半径补偿。

（4）车刀形状和位置：车刀形状不同，决定刀尖圆弧所处的位置不同，执行刀具补偿时，刀具自动偏离零件轮廓的方向也就不同。因此，也要把代表车刀形状和位置的参数输入到存储器中。车刀形状和位置参数称为刀尖方位T。如表2-1-4所列，共有9种，分别用参数0～9表示，P为理论刀尖点。CK6136数控机床常用刀尖方位T为：外圆右偏刀T-3，铿孔右偏刀T-2。

判断表2-1-4中刀尖方向号的数控刀具是前置刀架还是后置刀架？

4．刀具半径补偿G41/G42。在笛卡儿坐标系下，沿Y轴负方向并沿刀具的移动方向看，当刀具处在加工轮廓左侧时，用刀尖圆弧半径左补偿指令G41，在右侧时，用刀尖圆弧半径可补偿指令G42，数控车床的G41/G42指令后不带任何补偿号。一般在对刀的时候，是按照假想刀尖进行的，在系统刀具补偿参数设定画面中，在对应的刀具号的“R”列中，输入刀尖圆弧半径，在“T”列中输入刀沿号。G40指令用于取消刀尖圆弧半径补偿。

5．刀具半径补偿指令的应用受前置刀架与后置刀架的影响吗？为什么？

6．查阅数控机床编程说明书，写出如何建立和取消刀具半径补偿。

（1）建立或取消刀补指令。

（2）应用场合。

7．根据零件图纸加工要求，选择适合本零件图纸的加工指令，并对所选指令做一说明。

8．根据零件图纸要求，完成小锥度心轴的数控加工程序编制，将程序填入表2-1-5。